Táto veda mala iné meno, dnes už takmer zabudnuté: minerálna chémia. Celkom jasne definovala obsah vedy: štúdium látok, najmä pevných látok, ktoré tvoria svet neživej prírody. Analýza prírodných nie organickej hmoty, predovšetkým minerály, povolené v XVIII-XIX storočia. OTVORENÉ veľké množstvo prvky, ktoré existujú na Zemi. A každý takýto objav dal anorganickú chémiu nový materiál, rozšírila počet objektov pre svoj výskum.
Názov „anorganický“ bol pevne zakorenený vo vedeckom jazyku, keď sa začal intenzívne rozvíjať organická chémia ktorý študoval prírodné a syntetické organické látky. Ich počet v 19. storočí rapídne stúpal každý rok, pretože syntetizovať nové Organické zlúčeniny bol ľahší a jednoduchší ako anorganické. A teoretický základ organickej chémie bol dlho pevnejší: stačí spomenúť Butlerovu teóriu chemickej štruktúry organických zlúčenín. Nakoniec sa ukázalo, že rozmanitosť organickej hmoty sa dá ľahšie jasne klasifikovať.
To všetko najprv viedlo k vymedzeniu predmetov štúdia dvoch hlavných odvetví chemickej vedy. Organická chémia sa začala definovať ako oblasť chémie, ktorá študuje látky obsahujúce uhlík. Úlohou anorganických bola znalosť vlastností všetkých ostatných chemických zlúčenín. Tento rozdiel sa zachoval v modernej definícii anorganickej chémie: veda o chemických prvkoch a jednoduchých a zložitých chemických zlúčeninách, ktoré tvoria. Všetky prvky okrem uhlíka. Je pravda, že vždy majú výhradu, že niektoré jednoduché zlúčeniny uhlíka - oxidy a ich deriváty, karbidy a niektoré ďalšie - by mali byť klasifikované ako anorganické látky.
Ukázalo sa však, že neexistuje ostrý rozdiel medzi anorganickými a organickými látkami. Takéto rozsiahle triedy látok sú skutočne známe ako organoprvkové (najmä organokovové) a koordinačné (komplexné) zlúčeniny, ktoré nie sú jednoducho jednoznačne pripisované organickej alebo anorganickej chémii.
História vedeckej chémie sa začala anorganickými látkami. A preto nie je prekvapujúce, že to bolo v súlade s anorganickou chémiou, že najdôležitejšie pojmy a teoretické koncepty, ktoré prispeli k rozvoju chémie vo všeobecnosti. Na základe anorganickej chémie bola vyvinutá kyslíková teória horenia, ustanovené základné stechiometrické zákony (pozri Stechiometria) a nakoniec bola vytvorená atómová a molekulárna teória. Porovnávacie štúdium vlastností prvkov a ich zlúčenín a vzorcov zmien týchto vlastností so zvyšujúcou sa atómovou hmotnosťou viedlo k objavu periodického zákona a konštrukcii periodického systému chemických prvkov, ktorý sa stal najdôležitejším teoretický základ anorganická chémia. Prispel k jeho pokroku a rozvoju výroby mnohých prakticky dôležitých látok - kyselín, sódy, minerálne hnojivá. Prestíž anorganickej chémie výrazne vzrástla po priemyselnej syntéze amoniaku.
Brzdou rozvoja chémie všeobecne a najmä anorganickej chémie bol nedostatok presných predstáv o štruktúre atómov. Vytvorenie teórie o štruktúre atómov malo pre ňu obrovský význam. Teória vysvetlila dôvod periodickej zmeny vlastností prvkov, prispela k vzniku teórií valencie a predstáv o povahe chemickej väzby v anorganických zlúčeninách, koncepcii iónových a kovalentných väzieb. V rámci kvantovej chémie sa dosiahlo hlbšie pochopenie podstaty chemickej väzby.
Anorganická chémia sa tak stala rigoróznou teoretickou disciplínou. Technika experimentu sa však neustále zdokonaľovala. Nový laboratórne vybavenie povolené používať na chemické syntézy anorganické zlúčeniny teploty niekoľko tisíc stupňov a blízke absolútna nula; využívať tlaky státisícov atmosfér a naopak uskutočňovať reakcie v podmienkach vysokého vákua. Pôsobenie elektrických výbojov, žiarenie veľkej intenzity si osvojili aj anorganickí chemici. Katalytická anorganická syntéza dosiahla veľký úspech.
Našli sa takmer všetky známe chemické prvky, nielen existujúce na Zemi, ale aj získané v jadrových reakciách praktické využitie. Napríklad plutónium sa stalo hlavným jadrovým palivom a jeho chémia je možno úplnejšie študovaná ako mnohé iné prvky Mendelejevovho systému. Ale aby prax považovala za možné použiť akékoľvek chemický prvok, museli anorganickí chemici najprv komplexne poznať jeho vlastnosti. Platí to najmä o takzvaných vzácnych prvkoch.
Moderná anorganická chémia stojí pred dvoma hlavnými úlohami. Predmetom štúdia prvého z nich sú atóm a molekula: je dôležité vedieť, ako vlastnosti látok súvisia so štruktúrou atómov a molekúl. Tu poskytujú neoceniteľnú pomoc rôzne fyzikálne metódy vyšetrovania (pozri Fyzikálna chémia). Myšlienky a koncepty fyzikálnej chémie už dlho používajú anorganickí chemici.
Druhou úlohou je rozvíjať sa vedecké základy získavanie anorganických látok a materiálov s vopred určenými vlastnosťami. Takéto anorganické zlúčeniny sú nevyhnutné pre novú technológiu. Potrebuje tepelne odolné látky, ktoré majú vysokú mechanickú pevnosť, odolné voči najagresívnejším chemickým činidlám, ako aj látky, ktoré sú veľmi vysoký stupeňčistota, polovodičové materiály atď. Experimentom tu predchádzajú rigorózne a zložité teoretické výpočty a na ich uskutočnenie sa často používajú elektronické počítače. V mnohých prípadoch je anorganická chémia schopná správne predpovedať, či navrhovaný produkt syntézy bude mať požadované vlastnosti.
Objem výskumu v anorganickej chémii je dnes taký veľký, že sa v ňom vytvorili samostatné sekcie: chémia jednotlivých prvkov (napríklad chémia dusíka, chémia fosforu, chémia uránu, chémia plutónia) resp. ich špecifické kombinácie (chémia prechodných kovov, chémia prvkov vzácnych zemín, chémia transuránových prvkov). ). Za samostatné objekty výskumu možno považovať rôzne triedy anorganické zlúčeniny (povedzme chémia hydridov, chémia karbidov). Týmto samostatným „vetrám“ a „vetvičkám“ mohutného „stromu“ anorganickej chémie sú teraz venované špeciálne monografie. A samozrejme, sú a budú nové časti tejto starodávnej a vždy mladej vedy. Takže v posledných desaťročiach vznikla chémia polovodičov a chémia inertných plynov.
Anorganická chémia študuje chemické prvky, ich jednoduché a zložité látky (okrem organických zlúčenín uhlíka), ako aj spôsoby premeny týchto látok. Zapnuté tento moment Na svete je asi 400 000 anorganických látok.
Historicky názov anorganická chémia pochádza z myšlienky časti chémie, ktorá sa zaoberá štúdiom prvkov, zlúčenín a reakcií látok, ktoré nie sú tvorené živými bytosťami. Od syntézy močoviny z anorganickej zlúčeniny kyanátov amónnych (NH4OCN), ktorú v roku 1828 uskutočnil vynikajúci nemecký chemik Friedrich Wöhler, sa však hranice medzi neživými a živými látkami stierajú, keďže živé bytosti produkujú množstvo anorganických látok. látky a takmer všetky organické zlúčeniny sa dajú syntetizovať v laboratóriách. Rozdelenie do rôznych oblastí chémie je však relevantné a nevyhnutné ako predtým, keďže reakčné mechanizmy, štruktúra látok v anorganickej a organickej chémii sú odlišné. To uľahčuje systematizáciu metód a metód výskumu v každom z odvetví.
Najdôležitejšou úlohou anorganickej chémie je rozvíjať a vedecké zdôvodnenie spôsoby vytvárania nových materiálov s právom moderná technológia vlastnosti. Teoretickým základom anorganickej chémie je periodický zákon a na ňom založená periodická sústava chemických prvkov.
Text prednášok odrážal moderné nápady o štruktúre látok a ich vlastnostiach. Osobitná pozornosť sa venuje určovaniu vzťahov medzi štruktúrou látok a ich premenami v anorganických sústavách pre rôzne prvky periodickej sústavy. Poznámky k prednáške sa najprv zaoberajú chémiou vodíka a p-prvkov hlavných podskupín skupín VII - III periodického systému D.I. Mendelejeva, potom je uvedená všeobecná charakteristika kovov a uvažujú sa s-prvky skupín IA a PA, potom sa uvažujú vlastnosti prechodových d- a f-prvkov. Poznámky k prednáške sa končia popisom chemické vlastnosti inertné plyny.
Každá sekcia začína s všeobecné charakteristiky podskupiny - analýza elektrónovej konfigurácie, možné oxidačné stavy a identifikácia všeobecné vzory pri zmene redoxných a acidobázických vlastností zlúčenín sa potom uvádza charakteristika jednoduché látky, zlúčeniny prvkov tejto skupiny. Podrobná pozornosť sa venuje používaniu látok (ktoré je systematizované podľa priemyslu); biologická úloha a toxikológie. Každá časť je ukončená zoznamom kontrolných otázok na samoskúšanie, ktoré pomáhajú žiakom systematizovať a zovšeobecňovať ich vedomosti.
Anorganická chémia opisuje vlastnosti a správanie anorganických zlúčenín vrátane kovov, minerálov a organokovových zlúčenín. Zatiaľ čo organická chémia študuje všetky zlúčeniny obsahujúce uhlík, anorganická chémia zahŕňa zostávajúce podskupiny iných zlúčenín. Existujú aj látky, ktoré študujú obe odvetvia chémie naraz, napríklad organokovové zlúčeniny, ktoré obsahujú kov alebo metaloid viazaný na uhlík.
Anorganickú chémiu možno rozdeliť do niekoľkých podsekcií:
- oblasti štúdia anorganických zlúčenín, napríklad solí alebo ich iónových zlúčenín;
- geochémia - náuka o chémii životného prostredia prírodné prostredie Pozemok, ktorý má veľký význam porozumieť planéte alebo riadiť jej zdroje;
- extrakcia anorganických látok (kovové rudy) pre priemysel;
- bioanorganická chémia - štúdium jednotlivých prvkov (prírodných fosílií), ktoré sú nevyhnutné pre život a tvoria dôležité biologické molekuly zapojené do biologických systémov, ako aj pochopenie chémie toxických látok;
- syntetická chémia študuje látky, ktoré možno získať alebo vyčistiť bez účasti prírody syntézou v priemyselných závodoch alebo laboratóriách;
- priemyselná chémia je práca s látkami v rôznych rozsiahlych procesoch alebo oblastiach výskumu.
Kde sa používa anorganická chémia?
Anorganické zlúčeniny sa používajú ako katalyzátory, pigmenty, nátery, povrchovo aktívne látky, lieky, palivo a ďalšie produkty, ktoré používame každý deň. Často majú vysoké teploty topenia a betónu vysoká alebo nízka elektrické vlastnosti vodivosti, vďaka ktorým sú užitočné na určité účely.
Napríklad:
- Amoniak je zdrojom dusíka v hnojivách a je tiež jednou z hlavných anorganických chemikálií používaných pri výrobe nylonu, vlákien, plastov, polyuretánov (používa sa v tvrdých chemicky odolných náteroch, lepidlách, penách), hydrazínu (používa sa pri výrobe rakiet palivo) a výbušniny;
- chlór sa používa pri výrobe polyvinylchloridu (na výrobu rúr, odevov, nábytku), agrochemikálií (hnojivá, insekticídy), ako aj liečiv a chemikálií na úpravu alebo sterilizáciu vody;
- Oxid titaničitý sa používa ako biely prášok pri výrobe farebných pigmentov, náterov, plastov, papiera, atramentov, vlákien, potravín a kozmetiky. Oxid titaničitý má tiež dobré vlastnosti odolnosť voči ultrafialovému svetlu, preto je použiteľný pri výrobe fotokatalyzátorov.
Anorganická chémia je veľmi praktickým vedeckým a domácim odvetvím. Pre ekonomiku krajiny je obzvlášť dôležitá výroba kyseliny sírovej, ktorá je jedným z najdôležitejších prvkov využívaných ako priemyselná surovina.
Čo sa študuje v anorganickej chémii?
Špecialisti v oblasti anorganickej chémie majú veľký rozsah oblasti činnosti, od ťažby surovín až po vytváranie mikročipov. Ich práca je založená na pochopení správania a hľadaní analógov anorganických prvkov. Hlavnou úlohou je naučiť sa, ako možno tieto materiály upravovať, zdieľať a používať. Práca anorganických chemikov zahŕňa vývoj metód získavania kovov z odpadu a analýzu vyťažených rúd na molekulárnej úrovni. Celkový dôraz je kladený na zvládnutie vzťahov medzi fyzikálnymi vlastnosťami a funkciami.
Individuálny prístup k cenám pre každého klienta!
Chémia- náuka o látkach, zákonitostiach ich premien (fyzikálne a chemické vlastnosti) a použití.
V súčasnosti je známych viac ako 100 tisíc anorganických a viac ako 4 milióny organických zlúčenín.
Chemické javy: niektoré látky sa menia na iné, ktoré sa líšia od pôvodného zloženia a vlastností, pričom zloženie jadier atómov sa nemení.
Fyzikálne javy: meniace sa fyzický stav látky (vyparovanie, topenie, elektrická vodivosť, žiarenie tepla a svetla, kujnosť a pod.) alebo vznikajú nové látky so zmenou zloženia jadier atómov.
Atómovo - molekulárna doktrína.
1. Všetky látky sa skladajú z molekúl.
Molekula - najmenšia častica látky, ktorá má jej chemické vlastnosti.
2. Molekuly sa skladajú z atómov.
Atom - najmenšia častica chemického prvku, ktorá si zachováva všetky svoje chemické vlastnosti. Rôzne prvky zodpovedajú rôznym atómom.
3. Molekuly a atómy sú v nepretržitom pohybe; medzi nimi sú sily príťažlivosti a odpudzovania.
Chemický prvok - ide o typ atómu, ktorý sa vyznačuje určitými nábojmi jadier a štruktúrou elektrónových obalov. V súčasnosti je známych 118 prvkov: 89 z nich sa nachádza v prírode (na Zemi), zvyšok sa získava umelo. Atómy existujú vo voľnom stave, v zlúčeninách s atómami rovnakých alebo iných prvkov, ktoré tvoria molekuly. Schopnosť atómov interagovať s inými atómami a vytvárať chemické zlúčeniny je určená ich štruktúrou. Atómy pozostávajú z kladne nabitého jadra a záporne nabitých elektrónov, ktoré sa okolo neho pohybujú a tvoria elektricky neutrálny systém, ktorý dodržiava zákony charakteristické pre mikrosystémy.
atómové jadro - centrálna časť atómu Z protóny a N neutróny, v ktorých je sústredená väčšina atómov.
Jadrový náboj - kladný, veľkosťou rovný počtu protónov v jadre alebo elektrónov v neutrálnom atóme a zhoduje sa s poradovým číslom prvku v periodickej sústave.
Súčet protónov a neutrónov atómové jadro nazývané hromadné číslo A = Z + N.
izotopy
- chemické prvky s rovnakými jadrovými nábojmi, ale rozdielnymi hmotnostnými číslami v dôsledku rozdielneho počtu neutrónov v jadre.
|
omša |
A |
63 |
Cu a |
65 |
35 |
Cl a |
37 |
Chemický vzorec - ide o podmienený záznam zloženia látky pomocou chemických znakov (navrhnutý v roku 1814 J. Berzeliusom) a indexov (index je číslo vpravo dole od symbolu. Udáva počet atómov v molekule) . Chemický vzorec ukazuje, ktoré atómy ktorých prvkov a v akom vzťahu sú v molekule prepojené.
Alotropia - jav, pri ktorom chemickým prvkom vzniká niekoľko jednoduchých látok, ktoré sa líšia štruktúrou a vlastnosťami. Jednoduché látky – molekuly, pozostávajú z atómov toho istého prvku.
Cfalošné látky Molekuly sa skladajú z atómov rôznych chemických prvkov.
Atómová hmotnostná konštanta sa rovná 1/12 hmotnosti izotopu 12 C - hlavný izotop prírodného uhlíka.
m u = 1/12 m (12 °C ) \u003d 1 amu \u003d 1,66057 10 – 24 g
Relatívna atómová hmotnosť (A r) - bezrozmerná hodnota rovnajúca sa pomeru priemernej hmotnosti atómu prvku (berúc do úvahy percento izotopov v prírode) k 1/12 hmotnosti atómu 12 C.
Priemerná absolútna hmotnosť atómu (m) sa rovná relatívnej atómovej hmotnosti krát a.m.u.
Ar(Mg) = 24,312
m (Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 g
Relatívna molekulová hmotnosť (Pán) - bezrozmerná veličina udávajúca, koľkokrát je hmotnosť molekuly danej látky väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka 12 C.
Mg = mg / (1/12 m a (12 C))
Pán - hmotnosť molekuly danej látky;
m a (12 C) je hmotnosť atómu uhlíka 12C.
M g \u003d S A g (e). Relatívna molekulová hmotnosť látky sa rovná súčtu relatívnych atómových hmotností všetkých prvkov, berúc do úvahy indexy.
Príklady.
Mg (B 2 O 3) \u003d 2 A r (B) + 3 A r (O) \u003d 2 11 + 3 16 \u003d 70
Mg (KAl (SO 4) 2) \u003d 1 Ar (K) + 1 Ar (Al) + 1 2 A r (S) + 2 4 A r (O) \u003d
= 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4
16 = 258
Absolútna hmotnosť molekuly sa rovná relatívnej molekulovej hmotnosti krát a.m.u. Počet atómov a molekúl v bežných vzorkách látok je veľmi veľký, preto sa pri charakterizácii množstva látky používa špeciálna jednotka merania - krtek.
Látkové množstvo, mol . Znamená určitý počet štruktúrnych prvkov (molekuly, atómy, ióny). Označenén , merané v móloch. Mol je množstvo látky, ktoré obsahuje toľko častíc, koľko je atómov v 12 g uhlíka.
Avogadroovo číslo (NA ). Počet častíc v 1 mol akejkoľvek látky je rovnaký a rovná sa 6,02 10 23. (Avogadrova konštanta má rozmer - mol -1).
Príklad.
Koľko molekúl je v 6,4 g síry?
Molekulová hmotnosť síry je 32 g / mol. Stanovíme množstvo g / mol látky v 6,4 g síry:
n (s) = m(s)/M(s ) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol
Určme počet štruktúrnych jednotiek (molekúl) pomocou konštanty Avogadro N A
N(s) = n (s)NA = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23
Molárna hmota ukazuje hmotnosť 1 mólu látky (označM).
M=m/ n
Molárna hmotnosť látky sa rovná pomeru hmotnosti látky k zodpovedajúcemu množstvu látky.
Molárna hmotnosť látky sa číselne rovná jej relatívnej molekulovej hmotnosti, avšak prvá hodnota má rozmer g / mol a druhá je bezrozmerná.
M = NA m (1 molekula) = N A M g 1 a.m.u. = (NAi amu) Mg = Mg
To znamená, že ak je hmotnosť určitej molekuly napríklad 80 a.m.u. ( TAK 3 ), potom je hmotnosť jedného mólu molekúl 80 g.Avogadrova konštanta je faktor úmernosti, ktorý zabezpečuje prechod z molekulových na molárne pomery. Všetky tvrdenia týkajúce sa molekúl zostávajú platné pre móly (s nahradením, ak je to potrebné, a.m.u. g) Napríklad reakčná rovnica: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , znamená, že dva atómy sodíka reagujú s jednou molekulou chlóru alebo, čo je to isté, dva móly sodíka reagujú s jedným mólom chlóru.
Kurz anorganickej chémie obsahuje mnoho špeciálnych pojmov potrebných pre kvantitatívne výpočty. Pozrime sa bližšie na niektoré z jeho hlavných častí.
Zvláštnosti
Anorganická chémia bola vytvorená s cieľom určiť vlastnosti látok, ktoré sú minerálneho pôvodu.
Medzi hlavné časti tejto vedy patria:
- analýza štruktúry, fyzikálnych a chemických vlastností;
- vzťah medzi štruktúrou a reaktivitou;
- vytváranie nových metód syntézy látok;
- vývoj technológií na čistenie zmesí;
- Spôsoby výroby anorganických materiálov.
Klasifikácia
Anorganická chémia je rozdelená do niekoľkých častí, ktoré sa zaoberajú štúdiom určitých fragmentov:
- chemické prvky;
- triedy anorganických látok;
- polovodičové látky;
- určité (prechodné) zlúčeniny.
Vzťah
Anorganická chémia je prepojená s fyzikálnou a analytická chémia, ktoré majú výkonnú sadu nástrojov, ktoré umožňujú vykonávať matematické výpočty. Teoretický materiál, uvažovaný v tejto časti, sa používa v rádiochémii, geochémii, agrochémii a tiež v jadrovej chémii.
Anorganická chémia v aplikovanej verzii je spojená s metalurgiou, chemickou technológiou, elektronikou, ťažbou a spracovaním nerastov, štruktúrnymi a stavebné materiály, čistenie priemyselných odpadových vôd.
História vývoja
Všeobecná a anorganická chémia sa vyvíjala spolu s ľudskou civilizáciou, preto zahŕňa niekoľko samostatných sekcií. Začiatkom devätnásteho storočia zverejnil Berzelius tabuľku atómových hmotností. Toto obdobie bolo začiatkom rozvoja tejto vedy.
Základom anorganickej chémie bol výskum Avogadra a Gay-Lussaca týkajúci sa charakteristík plynov a kvapalín. Hessovi sa podarilo odvodiť matematický vzťah medzi množstvom tepla a stavom agregácie hmoty, čím sa výrazne rozšírili obzory anorganickej chémie. Objavila sa napríklad atómovo-molekulárna teória, ktorá odpovedala na mnohé otázky.
Začiatkom devätnásteho storočia sa Davymu podarilo elektrochemicky rozložiť hydroxid sodný a draselný, čím sa otvorili nové možnosti získavania jednoduchých látok elektrolýzou. Faraday na základe práce Davyho odvodil zákony elektrochémie.
Od druhej polovice devätnásteho storočia sa kurz anorganickej chémie výrazne rozšíril. Objavy van't Hoffa, Arrhenia, Oswalda zaviedli nové trendy do teórie riešení. Práve v tomto časovom období bol sformulovaný zákon hromadnej akcie, ktorý umožnil vykonávať rôzne kvalitatívne a kvantitatívne výpočty.
Doktrína valencie, ktorú vytvorili Würz a Kekule, umožnila nájsť odpovede na mnohé otázky anorganickej chémie súvisiace s existenciou rôzne formy oxidy, hydroxidy. Na konci devätnásteho storočia boli objavené nové chemické prvky: ruténium, hliník, lítium: vanád, tórium, lantán, atď. To bolo možné po zavedení techniky spektrálnej analýzy do praxe. Inovácie, ktoré sa v tom čase objavili vo vede, nielen vysvetlili chemické reakcie v anorganickej chémii, ale umožnili aj predpovedať vlastnosti získaných produktov, oblasti ich použitia.
Do konca devätnásteho storočia bolo známych 63 rôznych prvkov a informácie o rôznych chemikálie. Ale kvôli nedostatku ich úplnej vedeckej klasifikácie nebolo možné vyriešiť všetky problémy v anorganickej chémii.
Mendelejevov zákon
Periodický zákon, ktorý vytvoril Dmitrij Ivanovič, sa stal základom pre systematizáciu všetkých prvkov. Vďaka objavu Mendeleeva sa chemikom podarilo opraviť svoje predstavy o atómových hmotnostiach prvkov, predpovedať vlastnosti tých látok, ktoré ešte neboli objavené. Teória Moseleyho, Rutherforda, Bohra dala fyzikálne opodstatnenie periodickému zákonu Mendelejeva.
Anorganická a teoretická chémia
Aby ste pochopili, čo chémia študuje, je potrebné zopakovať si základné pojmy zahrnuté v tomto kurze.
Hlavnou teoretickou problematikou študovanou v tejto časti je Mendelejevov periodický zákon. Anorganická chémia v tabuľkách prezentovaných v školskom kurze predstavuje mladým výskumníkom hlavné triedy anorganických látok a ich vzťah. Teória chemickej väzby zvažuje povahu väzby, jej dĺžku, energiu, polaritu. Metóda molekulových orbitálov, valenčné väzby, teória kryštálového poľa sú hlavné otázky, ktoré umožňujú vysvetliť znaky štruktúry a vlastností anorganických látok.
Chemická termodynamika a kinetika, odpovedanie na otázky týkajúce sa zmien energie sústavy, popis elektrónových konfigurácií iónov a atómov, ich premena na komplexné látky na základe teórie supravodivosti, dala vzniknúť novej sekcii - chémia polovodičových materiálov .
aplikovanej povahy
Anorganická chémia pre figuríny zahŕňa využitie teoretických otázok v priemysle. Práve tento úsek chémie sa stal základom pre celý rad priemyselných odvetví súvisiacich s výrobou čpavku, kyseliny sírovej, oxidu uhličitého, minerálnych hnojív, kovov a zliatin. Použitím chemických metód v strojárstve sa získajú zliatiny s požadovanými vlastnosťami a charakteristikami.
Predmet a úlohy
Čo študuje chémia? Toto je veda o látkach, ich premenách, ako aj o oblastiach použitia. Pre toto časové obdobie existujú spoľahlivé informácie o existencii asi stotisíc rôznych anorganických zlúčenín. Pri chemických premenách sa mení zloženie molekúl, vznikajú látky s novými vlastnosťami.
Ak študujete anorganickú chémiu od nuly, musíte sa najskôr zoznámiť s jej teoretickými časťami a až potom môžete pristúpiť k praktickému využitiu získaných vedomostí. Medzi početnými otázkami, o ktorých sa uvažuje v tejto časti chemickej vedy, je potrebné spomenúť atómovú a molekulárnu teóriu.
Molekula v nej sa považuje za najmenšiu časticu látky, ktorá má svoje chemické vlastnosti. Je deliteľné až na atómy, ktoré sú najmenšími časticami hmoty. Molekuly a atómy sú v neustálom pohybe, vyznačujú sa elektrostatickými silami odpudzovania a príťažlivosti.
Anorganická chémia od nuly by mala byť založená na definícii chemického prvku. Je zvykom myslieť na typ atómov, ktoré majú určitý jadrový náboj, štruktúru elektrónových obalov. V závislosti od štruktúry sú schopné vstúpiť do rôznych interakcií a vytvárať látky. Akákoľvek molekula je elektricky neutrálny systém, to znamená, že plne dodržiava všetky zákony, ktoré existujú v mikrosystémoch.
Pre každý prvok, ktorý existuje v prírode, môžete určiť počet protónov, elektrónov, neutrónov. Vezmime si ako príklad sodík. Počet protónov v jeho jadre zodpovedá poradovému číslu, teda 11, a rovná sa počtu elektrónov. Na výpočet počtu neutrónov je potrebné od relatívnej atómovej hmotnosti sodíka (23) odpočítať jeho poradové číslo, dostaneme 12. Pre niektoré prvky boli identifikované izotopy, ktoré sa líšia počtom neutrónov v atómovom jadre.
Zostavovanie vzorcov pre valenciu
Čo ešte charakterizuje anorganickú chémiu? Témy zahrnuté v tejto časti zahŕňajú formulovanie látok a kvantitatívne výpočty.
Na začiatok analyzujeme vlastnosti zostavovania vzorcov pre valenciu. V závislosti od toho, ktoré prvky budú zahrnuté do zloženia látky, existujú určité pravidlá na určenie valencie. Začnime vytváraním binárnych spojení. Táto otázka uvažované v školskom kurze anorganickej chémie.
Pre kovy nachádzajúce sa v hlavných podskupinách periodickej tabuľky index valencie zodpovedá číslu skupiny, je konštantná hodnota. Kovy vo vedľajších podskupinách môžu vykazovať rôzne valencie.
Pri určovaní valencie nekovov existujú určité znaky. Ak sa v zlúčenine nachádza na konci vzorca, potom vykazuje nižšiu valenciu. Pri jej výpočte sa od ôsmich odpočítava číslo skupiny, v ktorej sa tento prvok nachádza. Napríklad v oxidoch má kyslík dvojmocnosť.
Ak sa nekov nachádza na začiatku vzorca, vykazuje maximálnu valenciu rovnajúcu sa číslu jeho skupiny.
Ako formulovať látku? Existuje určitý algoritmus, ktorý poznajú aj školáci. Najprv si musíte zapísať znaky prvkov uvedených v názve zlúčeniny. Prvok, ktorý je v názve uvedený ako posledný, je vo vzorci umiestnený na prvom mieste. Ďalej nad každý z nich umiestnite pomocou pravidiel index valencie. Medzi hodnotami sa určí najmenší spoločný násobok. Keď sa rozdelí na valencie, získajú sa indexy umiestnené pod znakmi prvkov.
Uveďme ako príklad variant zostavenia vzorca oxidu uhoľnatého (4). Najprv vedľa seba umiestnime znaky uhlíka a kyslíka, ktoré sú súčasťou tejto anorganickej zlúčeniny, dostaneme CO. Keďže prvý prvok má premenlivú valenciu, je uvedený v zátvorkách, uvažuje sa o kyslíku, odčítaním šesť (číslo skupiny) od ôsmich sa získajú dva. Konečný vzorec navrhovaného oxidu bude CO 2 .
Medzi početnými vedecké termíny používa sa v anorganickej chémii, alotropia je obzvlášť zaujímavá. Vysvetľuje existenciu niekoľkých jednoduchých látok založených na jednom chemickom prvku, ktorý sa líši vlastnosťami a štruktúrou.
Triedy anorganických látok
Existujú štyri hlavné triedy anorganických látok, ktoré si zaslúžia podrobné zváženie. Začnime s stručný popis oxidy. Táto trieda zahŕňa binárne zlúčeniny, v ktorých je nevyhnutne prítomný kyslík. V závislosti od toho, ktorý prvok začína vzorec, existuje rozdelenie do troch skupín: zásadité, kyslé, amfotérne.
Kovy s valenciou väčšou ako štyri, rovnako ako všetky nekovy, tvoria kyslé oxidy s kyslíkom. Medzi ich hlavné chemické vlastnosti patrí schopnosť interakcie s vodou (výnimkou je oxid kremičitý), reakcie so zásaditými oxidmi, zásadami.
Kovy, ktorých valencia nepresahuje dve, tvoria zásadité oxidy. Medzi hlavné chemické vlastnosti tohto poddruhu vyčleňujeme tvorbu zásad s vodou, solí s kyslými oxidmi a kyselinami.
Prechodné kovy (zinok, berýlium, hliník) sa vyznačujú tvorbou amfotérnych zlúčenín. Ich hlavným rozdielom je dualita vlastností: reakcie s alkáliami a kyselinami.
Zásady sú veľkou triedou anorganických zlúčenín, ktoré majú podobnú štruktúru a vlastnosti. Molekuly takýchto zlúčenín obsahujú jednu alebo viac hydroxylových skupín. Samotný termín bol aplikovaný na tie látky, ktoré tvoria soli v dôsledku interakcie. Alkálie sú zásady, ktoré majú zásadité prostredie. Patria sem hydroxidy prvej a druhej skupiny hlavných podskupín periodickej tabuľky.
V kyslých soliach sú okrem kovu a zvyšku z kyseliny aj vodíkové katióny. Napríklad hydrogénuhličitan sodný ( prášok na pečenie) je vyhľadávanou zmesou v cukrárskom priemysle. Zásadité soli obsahujú hydroxidové ióny namiesto vodíkových katiónov. podvojné soli sú komponent veľa prírodných minerálov. Takže chlorid sodný, draslík (sylvinit) sa nachádza v zemskej kôre. Práve táto zlúčenina sa používa v priemysle na izoláciu alkalických kovov.
V anorganickej chémii existuje špeciálna časť zaoberajúca sa štúdiom komplexných solí. Tieto zlúčeniny sa aktívne podieľajú metabolické procesy vyskytujúce sa v živých organizmoch.
Termochémia
Táto časť zahŕňa zváženie všetkých chemických premien z hľadiska straty alebo zisku energie. Hessovi sa podarilo stanoviť vzťah medzi entalpiou, entropiou a odvodiť zákon, ktorý vysvetľuje zmenu teploty pre akúkoľvek reakciu. Tepelný efekt, ktorý charakterizuje množstvo energie uvoľnenej alebo absorbovanej pri danej reakcii, je definovaný ako rozdiel medzi súčtom entalpií reakčných produktov a východiskových látok, pričom sa zohľadňujú stereochemické koeficienty. Hessov zákon je hlavný v termochémii, umožňuje vykonávať kvantitatívne výpočty pre každú chemickú transformáciu.
koloidná chémia
Až v dvadsiatom storočí sa toto odvetvie chémie stalo samostatnou vedou zaoberajúcou sa rôznymi kvapalnými, pevnými a plynnými systémami. V koloidnej chémii sa podrobne študujú suspenzie, suspenzie, emulzie, líšiace sa veľkosťou častíc, chemickými parametrami. Výsledky mnohých štúdií sa aktívne implementujú vo farmaceutickom, medicínskom a chemickom priemysle, čo umožňuje vedcom a inžinierom syntetizovať látky s požadovanými chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami.
Záver
Anorganická chémia je v súčasnosti jedným z najväčších odvetví chémie, obsahuje obrovské množstvo teoretických a praktických problémov, ktoré umožňujú získať predstavu o zložení látok, ich fyzikálne vlastnosti, chemické premeny, hlavné oblasti použitia. Pri zvládnutí základných pojmov, zákonov, môžete zostavovať rovnice chemických reakcií, vykonávať na nich rôzne matematické výpočty. Všetky časti anorganickej chémie súvisiace s formulovaním vzorcov, písaním reakčných rovníc, riešením úloh na riešenie sú deťom ponúknuté na záverečnej skúške.